DE102021130782A1

DE102021130782A1 - RECHARGEABLE ENERGY STORAGE SYSTEM WITH RADIO FREQUENCY SIGNAL-CONDUCTING COMPONENT AND METHOD OF MANUFACTURE

Info

Publication number: DE102021130782A1
Application number: DE102021130782.1A
Authority: DE
Inventors: Omar Dauleh; Aseim M. Elfrgani
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-02-11
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-08-11
Also published as: CN114927773A; US11525863B2; US20220252673A1

Abstract

Ein wiederaufladbares Energiespeichersystem und ein Herstellungsverfahren umfasst einen Batteriesatz mit einer Batteriezellenmodul-Anordnung mit einer Verbindungsplatine, die zwischen den Batteriezellen angeordnet ist und diese physisch mit der Zellenüberwachungseinheit verbindet, und eine Modulabdeckung, die die Batteriezellen, die Zellenüberwachungseinheit und die Verbindungsplatine zumindest teilweise umschließt. Der Batteriesatz weist relativ verlustreiche und relativ verlustarme Bereiche für die Funkfrequenzsignalübertragung auf. Ein Funkfrequenz-Manager ist drahtlos mit der Zellüberwachungseinheit durch Funkfrequenz-Signalkommunikation verbindbar. Eine signalleitende Komponente ist zum Senden und/oder Empfangen eines Funkfrequenzsignals zwischen der Zellüberwachungseinheit und dem Funkfrequenzmanager betreibbar, ist so konfiguriert, dass sie das Funkfrequenzsignal zu dem Bereich mit relativ geringen Verlusten leitet, und ist entweder in die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager integriert.A rechargeable energy storage system and manufacturing method includes a battery pack having a battery cell module assembly with an interconnect board disposed between the battery cells and physically connecting them to the cell monitor, and a module cover at least partially enclosing the battery cells, the cell monitor and the interconnect board. The battery pack has relatively high-loss and relatively low-loss areas for radio frequency signal transmission. A radio frequency manager is wirelessly connectable to the cell monitoring unit through radio frequency signal communication. A signal routing component is operable to transmit and/or receive a radio frequency signal between the cell monitor and the radio frequency manager, is configured to route the radio frequency signal to the relatively low loss area, and is integrated with either the module cover, the interconnect board, or the radio frequency manager .

Description

EINFÜHRUNGINTRODUCTION

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein wiederaufladbares Energiespeichersystem mit einer signalleitenden Komponente, wie z.B. einer Antenne, einem Reflektor oder einer Linse, zum Leiten von Funkfrequenzsignalen zwischen einer Zellüberwachungseinheit und einem Funkfrequenzmanager mit relativ geringem Verlust und verbessertem Bauraum, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung des wiederaufladbaren Energiespeichersystems.The present disclosure relates generally to a rechargeable energy storage system having a signal-conducting component, such as an antenna, reflector, or lens, for conducting radio frequency signals between a cell monitor and a radio frequency manager with relatively low loss and improved packaging, and a method for Manufacture of the rechargeable energy storage system.

Ein wiederaufladbares Energiespeichersystem, wie z. B. ein elektrisches Energiespeichersystem zum Betreiben eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, umfasst einen Batteriesatz, der eine Batteriezellenmodul-Anordnung aufweist, die eine von mehreren Batteriezellenmodul-Anordnungen sein kann. Die Batteriezellenmodul-Anordnung umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen und eine Zellenüberwachungseinheit. Der Batteriesatz enthält auch einen Funkfrequenzmanager (auch als Batterie-Funkfrequenzmanager bezeichnet). Zelldaten, wie z. B. die Spannungen der einzelnen Zellen und die Lade- und Entladeströme, werden von der Zellüberwachungseinheit überwacht und drahtlos über Funkkommunikation an den Batterie-Funkfrequenz-Manager übermittelt. Der Batterie-Funkfrequenz-Manager ist in der Regel mit einer elektronischen Steuereinheit (die als Steuergerät bezeichnet werden kann) verbunden, die den Betrieb (Laden und Entladen) der Batteriezellen in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsarten des Fahrzeugantriebsstrangs steuert.A rechargeable energy storage system, such as B. an electrical energy storage system for operating an electric or hybrid vehicle, includes a battery pack having a battery cell module assembly, which may be one of several battery cell module assemblies. The battery cell module assembly includes a plurality of battery cells and a cell monitoring unit. The battery pack also contains a radio frequency manager (also referred to as a battery radio frequency manager). cell data such as B. the voltages of the individual cells and the charging and discharging currents are monitored by the cell monitoring unit and transmitted wirelessly via radio communication to the battery radio frequency manager. The battery radio frequency manager is typically connected to an electronic control unit (which may be referred to as a controller) that controls the operation (charging and discharging) of the battery cells depending on various modes of operation of the vehicle's powertrain.

Die Zuverlässigkeit der drahtlosen Kommunikation zwischen der oder den Batteriezellenmodul-Anordnungen und dem Batterie-Funkfrequenz-Manager hängt von der Signalstärke und den Signalverlusten ab, die in dem elektrisch komplexen System auftreten.The reliability of the wireless communication between the battery cell module assembly(s) and the battery radio frequency manager depends on the signal strength and signal losses that occur in the electrically complex system.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Es wird ein wiederaufladbares Energiespeichersystem bereitgestellt, das eine Komponente zur Lenkung von Funkfrequenzsignalen verwendet, die speziell so konfiguriert ist, dass sie das drahtlose Signal durch einen relativ verlustarmen Bereich eines Batteriesatzes leitet, um die Funkfrequenzsignalkommunikation zu verbessern. Eine an einem wiederaufladbaren Energiespeichersystem durchgeführte Funkfrequenzanalyse kann relativ verlustreiche Bereiche und relativ verlustarme Bereiche von Hauptabstrahlungsebenen der Antenne aufzeigen. Eine hierin beschriebene Komponente zur Ausrichtung von Funkfrequenzen nutzt den relativ verlustarmen Bereich, um eine hohe Signalstärke zu ermöglichen. Darüber hinaus kann die signalausrichtende Komponente in ein Substrat aus einem Material mit hohem dielektrischem Verlust und niedrigem Verlusttangens integriert werden, um den Platzbedarf für die Verpackung und die Schritte des Montageprozesses zu verringern. Ein wiederaufladbares Energiespeichersystem umfasst einen Batteriesatz, der mehrere Batteriezellenmodul-Anordnungen haben kann. Jede Batteriezellenmodul-Anordnung hat eine Vielzahl von Batteriezellen und eine Zellenüberwachungseinheit. Die Zellenüberwachungseinheit umfasst eine Leiterplatte, die zur Überwachung eines oder mehrerer Parameter der Batteriezellen konfiguriert ist. Die Batteriezellenmodul-Anordnung umfasst auch eine Verbindungsplatine, die zwischen der Vielzahl von Batteriezellen und der Zellenüberwachungseinheit angeordnet ist und die Vielzahl von Batteriezellen physisch mit der Zellenüberwachungseinheit verbindet. Die Batteriezellenmodul-Anordnung umfasst eine Modulabdeckung, die die Vielzahl von Batteriezellen, die Zellenüberwachungseinheit und die Verbindungsplatine zumindest teilweise umschließt, wobei die Zellenüberwachungseinheit neben der Modulabdeckung angeordnet ist. Der Batteriesatz hat einen Bereich mit relativ hohen Verlusten für die Funkfrequenzsignalübertragung und einen Bereich mit relativ geringen Verlusten für die Funkfrequenzsignalübertragung. Ein Funkfrequenz-Manager ist drahtlos mit der (den) Zellüberwachungseinheit(en) der Batteriezellenmodul-Anordnung(en) durch Funkfrequenzsignalübertragung verbindbar. Eine signalleitende Komponente ist zum Senden und/oder Empfangen eines Funkfrequenzsignals zwischen der (den) Zellüberwachungseinheit(en) der Batteriezellenmodul-Anordnung(en) und dem Funkfrequenzmanager betreibbar und so konfiguriert, dass sie das Funkfrequenzsignal in den Bereich mit relativ geringen Verlusten leitet, was zu einer erhöhten Signalstärke oder verringerten Signalverlusten und damit einhergehend zu einer zuverlässigeren drahtlosen Kommunikation im Vergleich zu anderen Pfaden für das Funkfrequenzsignal führt. Die signallenkende Komponente ist entweder in die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager integriert. Insbesondere befindet sich die signalleitende Komponente nicht in der Leiterplatte der Zellüberwachungseinheit, deren Anpassung oder Neukonfiguration mit einer signalleitenden Komponente im Vergleich zu den anderen Komponenten relativ teuer und komplex sein kann. Indem die signalleitende Einheit an anderer Stelle untergebracht wird, kann dieselbe Leiterplatte in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, z. B. in verschiedenen Fahrzeug-Antriebsstrang-Layouts, ohne dass eine Modifizierung der Leiterplatte erforderlich ist, um die unterschiedlichen Funkfrequenz-Signalmuster der verschiedenen Anwendungen zu berücksichtigen.A rechargeable energy storage system is provided that uses a radio frequency signal routing component that is specifically configured to route the wireless signal through a relatively low-loss portion of a battery pack to improve radio frequency signal communication. A radio frequency analysis performed on a rechargeable energy storage system can reveal relatively high-loss areas and relatively low-loss areas of main radiation planes of the antenna. A radio frequency alignment component described herein takes advantage of the relatively low-loss range to enable high signal strength. In addition, the signal aligning component can be integrated into a substrate of high dielectric loss, low loss tangent material to reduce packaging space and assembly process steps. A rechargeable energy storage system includes a battery pack that may have multiple battery cell module assemblies. Each battery cell module assembly has a plurality of battery cells and a cell monitor. The cell monitoring unit includes a circuit board configured to monitor one or more parameters of the battery cells. The battery cell module assembly also includes an interconnection board disposed between the plurality of battery cells and the cell monitor and physically connecting the plurality of battery cells to the cell monitor. The battery cell module assembly includes a module cover at least partially enclosing the plurality of battery cells, the cell monitor, and the interconnect board, with the cell monitor positioned adjacent the module cover. The battery pack has a relatively high loss portion for radio frequency signal transmission and a relatively low loss portion for radio frequency signal transmission. A radio frequency manager is wirelessly connectable to the cell monitoring unit(s) of the battery cell module assembly(s) by radio frequency signal transmission. A signal routing component is operable to transmit and/or receive a radio frequency signal between the cell monitor unit(s) of the battery cell module assembly(s) and the radio frequency manager and is configured to direct the radio frequency signal into the relatively low loss region, which resulting in increased signal strength or reduced signal loss and consequent more reliable wireless communication compared to other radio frequency signal paths. The signal routing component is integrated into either the module cover, the interconnect board or the radio frequency manager. In particular, the signal-conducting component is not located on the circuit board of the cell monitor unit, which can be relatively expensive and complex to match or reconfigure with a signal-conducting component compared to the other components. By relocating the signal-carrying unit, the same circuit board can be used in different applications, e.g. B. in different vehicle powertrain layouts without requiring modification of the circuit board to accommodate the different radio frequency signal patterns of different applications.

In einigen Ausführungsformen ist die signalausrichtende Komponente eine Antenne. Beispielsweise kann die signalleitende Komponente eine in die Modulabdeckung integrierte Richtantenne sein. Eine Richtantenne strahlt und empfängt Funkfrequenzsignalleistung mit größerer Intensität in einer Richtung als in jeder anderen Richtung, im Gegensatz zu einer Rundstrahlantenne, die Funkfrequenzsignalleistung mit im Wesentlichen gleicher Intensität in alle Richtungen abstrahlt und empfängt. Während eine Rundstrahlantenne insofern nützlich ist, als sie in vielen unterschiedlich konfigurierten Systemen eingesetzt werden kann, kann eine Richtantenne, wenn sie mit ihrer hohen Intensitätsrichtung in einem relativ verlustarmen Bereich ausgerichtet ist, ein stärkeres Funkfrequenzsignal liefern, selbst wenn sie eine geringere physische Größe als eine Rundstrahlantenne hat.In some embodiments, the signal aligning component is an antenna. For example, the signal-conducting component can be a directional antenna integrated into the module cover. A directional antenna radiates and receives radio frequency signal power with greater intensity in one direction than in any other direction, in contrast to an omnidirectional antenna, which radiates and receives radio frequency signal power with substantially equal intensity in all directions. While an omnidirectional antenna is useful in that it can be used in many differently configured systems, when oriented with its high intensity direction in a relatively low-loss area, a directional antenna can provide a stronger radio frequency signal even if it is of smaller physical size than a has omnidirectional antenna.

In anderen Ausführungsformen kann die signalleitende Komponente Paar Richtantennen sein, die in entgegengesetzte High-Gain-Richtungen Richtungen ausgerichtet und in den Funkfrequenzmanager integriert sind. Da Funkfrequenz-Manager einer bestimmten Bauart häufig mit unterschiedlich konfigurierten Batteriepacks verwendet werden, kann jede Ausführungsform, bei der die signalleitende Komponente in den Funkfrequenz-Manager integriert ist, tendenziell eine größere Konstruktionsflexibilität und Größenvorteile bieten.In other embodiments, the signal-guiding component may be pairs of directional antennas oriented in opposite high-gain directions and integrated into the radio frequency manager. Because radio frequency managers of a particular design are often used with differently configured battery packs, any embodiment in which the signal-conducting component is integrated with the radio frequency manager tends to offer greater design flexibility and economies of scale.

In noch anderen Ausführungsformen kann die signalleitende Komponente ein Paar Richtantennen sein, die mit in entgegengesetzte High-Gain-Richtungen ausgerichtet sind, wobei eine der Richtantennen eine aktivierte Richtantenne und die andere eine inaktive Richtantenne ist, wobei die aktivierte Richtantenne zu einem stärkeren Funkfrequenzsignal zwischen der Zellenüberwachungseinheit und dem Funkfrequenzmanager führt. Beispielsweise können Batteriezellenmodul-Anordnungen innerhalb des Batteriesatzes in verschiedenen Ausrichtungen relativ zur Position des Funkfrequenzmanagers angeordnet sein oder in verschiedenen Anwendungen, wie z. B. in verschiedenen Fahrzeugen, in verschiedenen Ausrichtungen angeordnet sein. Eine der Antennen kann zu einem stärkeren Funkfrequenzsignal führen, wenn sich die Batteriezellenmodul-Anordnung in einer der Ausrichtungen befindet, während die andere zu einem stärkeren Funkfrequenzsignal führt, wenn sich die Batteriezellenmodul-Anordnung in der anderen Ausrichtung befindet. Dementsprechend kann durch die Aktivierung der richtigen Antenne (z. B. derjenigen, die das stärkere Funkfrequenzsignal erzeugt) in jeder Anwendung dieselbe Konfiguration eines Paares von Richtantennen und Verpackungsort für mehrere verschiedene Batteriepack-Konfigurationen oder Fahrzeuganwendungen verwendet werden. In einigen Implementierungen kann das Paar Richtantennen mit nur einer aktivierten Antenne in die Modulabdeckung integriert werden, während sie in anderen Implementierungen in den Funkfrequenzmanager integriert werden können.In still other embodiments, the signal-conducting component may be a pair of directional antennas oriented in opposite high-gain directions, one of the directional antennas being an activated directional antenna and the other being an inactive directional antenna, the activated directional antenna being responsive to a stronger radio frequency signal between the Cell monitoring unit and the radio frequency manager leads. For example, battery cell module arrays can be placed within the battery pack in different orientations relative to the position of the radio frequency manager or in different applications, such as e.g. B. in different vehicles, be arranged in different orientations. One of the antennas may result in a stronger radio frequency signal when the battery cell module assembly is in one of the orientations, while the other results in a stronger radio frequency signal when the battery cell module assembly is in the other orientation. Accordingly, by activating the correct antenna (e.g., the one producing the stronger radio frequency signal) in each application, the same configuration of a pair of directional antennas and packaging location can be used for several different battery pack configurations or vehicle applications. In some implementations, the pair of directional antennas can be integrated into the module coverage with only one antenna activated, while in other implementations they can be integrated into the radio frequency manager.

In noch anderen Ausführungsformen kann die signalleitende Komponente eine bidirektionale Antenne sein, die in die Modulabdeckung oder in den Funkfrequenzmanager integriert ist. Die bidirektionale Antenne hat zwei einander entgegengesetzte High-Gain-Richtungen. Obwohl nur eine Richtung in einem Pfad für die Funkfrequenzsignalkommunikation zwischen der Zellenüberwachungseinheit und dem Funkfrequenzmanager ausgerichtet sein kann, kann die bidirektionale Antenne desselben Designs in verschiedenen Anwendungen verwendet werden, da sie die Designflexibilität von zwei High-Gain-Richtungen bietet.In still other embodiments, the signal-conducting component may be a bi-directional antenna integrated into the module cover or into the radio frequency manager. The bi-directional antenna has two opposite high-gain directions. Although only one direction can be oriented in a path for radio frequency signal communication between the cell monitoring unit and the radio frequency manager, the bi-directional antenna of the same design can be used in different applications because it offers the design flexibility of two high-gain directions.

Anstelle einer Antenne kann das signalleitende Bauteil auch ein Reflektor sein. In einer Ausführungsform kann der Reflektor in die Verbindungsplatine integriert sein. Beispielsweise kann die Leiterplatte der Zellenüberwachungseinheit eine Antenne enthalten, z. B. eine Rundstrahlantenne, die nicht speziell so konfiguriert ist, dass sie einen hohen Gewinn in einem Bereich mit geringem Funkfrequenzsignalverlust des Systems bietet. Der Reflektor kann jedoch so ausgerichtet sein, dass er das Funkfrequenzsignal von der Antenne der Leiterplatte der Zellenüberwachungseinheit in den Bereich mit relativ geringem Funkfrequenzsignalverlust leitet. So kann die Antenne der komplexeren Leiterplatte, ob gerichtet oder ungerichtet, für viele Anwendungen mit unterschiedlichen Signalverlustmustern verwendet werden, während der Reflektor in der Verbindungsplatine so angepasst ist, dass er das Funkfrequenzsignal auf der Grundlage des spezifischen Funkfrequenzsignalverlustmusters der Anwendung leitet. In einer anderen Ausführungsform kann die signalleitende Komponente ein Reflektor sein, der in ein Gehäuse des Funkfrequenzmanagers integriert und so ausgerichtet ist, dass er das Funkfrequenzsignal von einer Antenne einer Leiterplatte des Funkfrequenzmanagers in den Bereich mit relativ geringem Funkfrequenzsignalverlust leitet.Instead of an antenna, the signal-conducting component can also be a reflector. In one embodiment, the reflector can be integrated into the connection board. For example, the circuit board of the cell monitor unit may contain an antenna, e.g. B. an omnidirectional antenna that is not specifically configured to provide high gain in a low RF signal loss area of the system. However, the reflector may be oriented to direct the radio frequency signal from the cell monitor circuit board antenna to the area of relatively low radio frequency signal loss. Thus, the antenna of the more complex PCB, directional or omni-directional, can be used for many applications with different signal loss patterns, while the reflector in the interconnect board is adapted to direct the RF signal based on the specific RF signal loss pattern of the application. In another embodiment, the signal directing component may be a reflector integrated into a housing of the radio frequency manager and oriented to direct the radio frequency signal from an antenna of a circuit board of the radio frequency manager into the area of relatively low radio frequency signal loss.

Als weitere Alternative kann die signalleitende Komponente eine in die Modulabdeckung integrierte Linse sein, und die Linse kann so ausgerichtet sein, dass sie das Funkfrequenzsignal von der Antenne der Leiterplatte der Zellüberwachungseinheit in den Bereich mit relativ geringem Funkfrequenzsignalverlust leitet.As a further alternative, the signal directing component may be a lens integrated into the module cover, and the lens may be oriented to direct the radio frequency signal from the cell monitor circuit board antenna into the area of relatively low radio frequency signal loss.

Zur weiteren Verbesserung der Signalstärke und zur Vereinfachung der Herstellung können weitere Merkmale implementiert werden. Zum Beispiel kann die signalleitende Komponente in ein Substrat integriert werden, das dann in die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager eingebettet wird. Auf diese Weise kann die signalleitende Komponente in dem Substrat vorverpackt werden, wobei der Bauraum bekannt ist und die Komponente leichter in die entsprechende größere Komponente (z. B. die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager) implementiert werden kann, z. B. durch Umspritzen. Bei dem Substrat kann es sich um ein erstes Material handeln, das in ein zweites Material der Modulabdeckung, der Verbindungsplatine oder des Funkfrequenzmanagers eingebettet ist, wobei das erste Material eine höhere Dielektrizitätskonstante als das zweite Material und einen geringeren Verlusttangens als das zweite Material aufweisen kann. Dadurch kann die signalleitende Komponente miniaturisiert (z. B. verkleinert) und näher an der Oberfläche des Substrats untergebracht werden, um die Funkfrequenzsignalverstärkung beizubehalten. Darüber hinaus kann das Substrat Haltevorrichtungen aufweisen, die das Substrat während des Einbettens des Substrats (mit der darin integrierten signalführenden Komponente) in die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager in einer festen Position halten. Die spezifische Ausrichtung der signalführenden Komponente, die zu einem Pfad mit geringem Funkfrequenzsignalverlust führt, lässt sich so einfacher und genauer umsetzen. In einigen Ausführungsformen kann sich ein elektrischer Verbinder von der signalführenden Komponente aus dem Substrat heraus erstrecken und mit dem Substrat in die Modulabdeckung oder die Verbindungsplatine eingebettet werden, so dass sich ein Ende des elektrischen Verbinders aus der Modulabdeckung oder der Verbindungsplatine heraus erstreckt und mit oder durch die Zellüberwachungseinheit verbunden werden kann. Dementsprechend können die signalleitende Komponente, das Substrat und der elektrische Verbinder als vormontiertes Modul zum relativ einfachen Umspritzen in die größere Grundfläche der Modulabdeckung oder der Verbindungsplatine und zur Verbindung mit der Zellüberwachungseinheit bereitgestellt werden.Other features can be implemented to further improve signal strength and simplify manufacturing. For example, the signal-carrying component can be integrated into a substrate, which is then integrated into the module cover, the interconnect board or radio frequency manager is embedded. In this way, the signal-carrying component can be pre-packaged in the substrate, knowing the packaging space and the component can be more easily implemented into the corresponding larger component (e.g. the module cover, the connection board or the radio frequency manager), e.g. B. by overmolding. The substrate may be a first material embedded in a second material of the module cover, interconnect board, or radio frequency manager, where the first material may have a higher dielectric constant than the second material and a lower loss tangent than the second material. This allows the signal-conducting component to be miniaturized (eg, downsized) and placed closer to the surface of the substrate to maintain RF signal gain. Additionally, the substrate may include fixtures that hold the substrate in a fixed position during embedding of the substrate (with the signal carrying component integrated therein) into the module cover, interconnect board, or radio frequency manager. This makes it easier and more accurate to implement the specific orientation of the signal-carrying component that results in a path with low RF signal loss. In some embodiments, an electrical connector may extend from the signal-carrying component out of the substrate and be embedded with the substrate in the module cover or interconnect board such that an end of the electrical connector extends out of the module cover or interconnect board and with or through the cell monitoring unit can be connected. Accordingly, the signal-conducting component, substrate, and electrical connector can be provided as a preassembled module for relatively easy overmolding into the major footprint of the module cover or interconnect board and connection to the cell monitor unit.

In einigen Implementierungen können mehrere der oben beschriebenen signalführenden Komponenten für hohe Signalstärke und geringe Verluste verwendet werden. Beispielsweise kann eine Richtantenne sowohl in der Batteriezellenmodul-Anordnung (z. B. in der Modulabdeckung oder der Verbindungsplatine) als auch im Funkfrequenzmanager, z. B. in einem Gehäuse des Funkfrequenzmanagers, verwendet werden.In some implementations, multiple of the signal-carrying components described above can be used for high signal strength and low loss. For example, a directional antenna can be installed in both the battery cell module assembly (e.g., in the module cover or interconnect board) and in the radio frequency manager, e.g. B. in a housing of the radio frequency manager.

Ein Verfahren zur Herstellung eines wiederaufladbaren Energiespeichersystems umfasst die Integration einer signalleitenden Komponente, die zum Senden und/oder Empfangen eines Funkfrequenzsignals zwischen einer Zellenüberwachungseinheit einer Batteriezellenmodul-Anordnung und einem Funkfrequenzmanager in eine Modulabdeckung der Batteriezellenmodul-Anordnung, eine Verbindungsplatine der Batteriezellenmodul-Anordnung oder den Funkfrequenzmanager dient. Die Verbindungsplatine ist so konfiguriert, dass sie zwischen den Batteriezellen des Batteriezellenmoduls und der Zellenüberwachungseinheit angeordnet ist und diese physikalisch verbindet, und die Zellenüberwachungseinheit ist so konfiguriert, dass sie zwischen der Verbindungsplatine und der Modulabdeckung angeordnet ist. Das Integrieren der signalleitenden Komponente umfasst das Ausrichten der signalleitenden Komponente in der Modulabdeckung, der Verbindungsplatine oder dem Funkfrequenzmanager, um das Funkfrequenzsignal durch einen relativ verlustarmen Bereich für die Funkfrequenzsignalkommunikation des Batteriepacks zu leiten. Das Verfahren kann beispielsweise die Durchführung einer Funkfrequenzanalyse umfassen, um den Bereich mit relativ geringen Verlusten des Batteriepacks vor der Integration der signalleitenden Komponente zu bestimmen. Die Funkfrequenzanalyse kann zum Beispiel mit einer Rundstrahlantenne durchgeführt werden.A method for manufacturing a rechargeable energy storage system includes the integration of a signal-conducting component for sending and / or receiving a radio frequency signal between a cell monitoring unit of a battery cell module assembly and a radio frequency manager in a module cover of the battery cell module assembly, a connection board of the battery cell module assembly or the radio frequency manager serves. The connection board is configured to be arranged between and physically connect the battery cells of the battery cell module and the cell monitor unit, and the cell monitor unit is configured to be arranged between the connection board and the module cover. Integrating the signal-conducting component includes aligning the signal-conducting component in the module cover, interconnect board, or RF manager to route the RF signal through a relatively low-loss RF signal communication region of the battery pack. For example, the method may include performing a radio frequency analysis to determine the relatively low loss region of the battery pack prior to integration of the signal-conducting component. The radio frequency analysis can be performed with an omnidirectional antenna, for example.

In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren das Integrieren der signalleitenden Komponente mit einem Substrat vor dem Integrieren der signalleitenden Komponente in die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager umfassen. Die Integration der signalleitenden Komponente in die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager kann dann das Einbetten des Substrats in die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager umfassen. Das Substrat kann aus einem ersten Material bestehen, und die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder der Funkfrequenzmanager, in die das Substrat eingebettet ist, können aus einem zweiten Material bestehen. Das erste Material kann eine höhere Dielektrizitätskonstante als das zweite Material und einen niedrigeren Verlusttangens als das zweite Material aufweisen.In some embodiments, the method may include integrating the signal conducting component with a substrate prior to integrating the signal conducting component with the module cover, interconnect board, or radio frequency manager. Integrating the signal-conducting component into the module cover, interconnect board, or radio frequency manager may then include embedding the substrate into the module cover, interconnect board, or radio frequency manager. The substrate may be made of a first material and the module cover, interconnect board, or radio frequency manager in which the substrate is embedded may be made of a second material. The first material may have a higher dielectric constant than the second material and a lower loss tangent than the second material.

Ein integrierter elektrischer Verbinder kann sich von der signalführenden Komponente erstrecken, und das Verfahren kann die Verbindung des integrierten elektrischen Verbinders mit der Zellüberwachungseinheit oder der Verbindungsplatine nach der Integration der signalführenden Komponente umfassen.An integrated electrical connector may extend from the signal-carrying component, and the method may include connecting the integrated electrical connector to the cell monitor or interconnect board after integration of the signal-carrying component.

In einigen Ausführungsformen kann die signalleitende Komponente ein Paar von Richtantennen sein, die mit hohen Verstärkungsrichtungen entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind, wobei das Paar eine erste Antenne und eine zweite Antenne umfasst, und das Verfahren kann die Bestimmung beinhalten, welche der ersten Antenne und der zweiten Antenne zu einem stärkeren Funkfrequenzsignal zwischen der Zellenüberwachungseinheit und dem Funkfrequenzmanager führt, und dann die Freigabe eines Funkfrequenzpfades zwischen der Zellenüberwachungseinheit und dem Funkfrequenzmanager nur für diejenige der ersten Antenne und der zweiten Antenne, die zu dem stärkeren Funkfrequenzsignal zwischen der Zellenüberwachungseinheit und dem Funkfrequenzmanager führt.In some embodiments, the signal-conducting component may be a pair of directional antennas oriented in opposite directions with high gain directions, the pair comprising a first antenna and a second antenna, and the method may include determining which of the first antenna and the second antenna to a stronger radio frequency signal between the cell monitoring unit and the radio frequency manager, and then releasing a radio frequency path between the cell monitoring unit and the radio frequency manager only for that of the first antenna and the second antenna which leads to the stronger radio frequency signal between the cell monitoring unit and the radio frequency manager.

Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Modi zur Durchführung der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ohne weiteres ersichtlich.The above features and advantages and other features and advantages of the present disclosure are readily apparent from the following detailed description of the best modes for carrying out the disclosure when taken in connection with the accompanying drawings.

Figurenlistecharacter list

1 14 is a diagram of a vehicle powertrain with a rechargeable energy storage system (RESS) including a battery pack with a battery cell module assembly (BCMA) and a radio frequency manager configured for wireless communication with the BCMA.
2 FIG. 12 is a plan view of a battery cell module assembly (BCMA) included in the battery pack of FIG 1 is included.
3 13 is a plan view of a first embodiment of a signal-conducting component configured as a directional antenna, wherein the directional antenna is integrated into a substrate and an integrated flexible electrical connector extends from the directional antenna out of the substrate.
4 Figure 12 is a fragmentary cross-sectional view taken at lines 4-4 in 5 a BCMA like the BCMA of 1 which was incorporated with the directional antenna, substrate and integrated flexible electrical connector of 3 modified and embedded in a module cover.
5 is a fragmentary bottom view of the BCMA from 4 .
6 FIG. 12 is a plan view of a radio frequency manager like the radio frequency manager of FIG 1 modified to include a pair of directional antennas integrated into a substrate embedded in a radio frequency manager housing, the radio frequency manager being mounted on a battery housing.
7 is a fragmentary bottom view of a BCMA like the BCMA of 1 modified to include a pair of directional antennas integrated into a substrate embedded in a module cover and an integrated flexible electrical connector extending from the pair of directional antennas.
8th FIG. 12 is a fragmentary cross-sectional view of the BCMA of FIG 7 , taken at lines 8-8 in 7 , including the pair of directional antennas and a switch to connect each directional antenna separately to a printed circuit board of a cell monitor unit.
9 is a fragmentary bottom view of a BCMA like the BCMA of 1 modified to include a bi-directional antenna integrated into a substrate embedded in a module cover and an integral flexible electrical connector extending from the bi-directional antenna.
10 FIG. 12 is a plan view of a radio frequency manager like the radio frequency manager of FIG 1 modified to include a bi-directional antenna integrated into a substrate embedded in a radio frequency manager housing.
11 12 is a cross-sectional side view of a signal-conducting component configured as a reflector, with the reflector integrated into a substrate.
12 12 is a fragmentary cross-sectional view of a BCMA like the BCMA of FIG
1 , which is modified to use the reflector of 11 wherein the substrate is embedded in an interconnection board and an antenna is embedded in a cell monitor unit, the reflector directing the radio frequency signal from the antenna.
13 FIG. 12 is a plan view of a radio frequency manager like the radio frequency manager of FIG 1 , modified to include multiple reflectors embedded in substrates as in 10 integrated and embedded in a radio frequency manager housing.
14 12 is a fragmentary cross-sectional view of a BCMA like the BCMA of FIG 1 modified to include a lens integrated into a substrate, the substrate embedded in a module cover, and an antenna embedded in a cell monitor, the lens directing the radio frequency signal.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugantriebsstrangs 10 mit einem wiederaufladbaren Energiespeichersystem (RESS) 12. Der Fahrzeugantriebsstrang 10 kann für ein Elektrofahrzeug (z. B. ein Antriebsstrang, der ausschließlich elektrische Energiequellen für den Antrieb enthält, wie z. B. Elektromotoren/Generatoren) oder ein Hybrid-Elektrofahrzeug (z. B. ein Antriebsstrang, der sowohl eine elektrische Energiequelle für den Antrieb als auch eine andere Energiequelle für den Antrieb enthält, wie z. B. einen Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle) sein. Das RESS 12 umfasst einen Batteriesatz, der mehrere Batteriezellenmodul-Anordnungen (BCMA) 14 (eine dargestellt) und einen Funkfrequenzmanager 16 umfasst, der so konfiguriert ist, dass er drahtlos mit den BCMA 14 kommuniziert, wie durch das drahtlose Funkfrequenzsignal S angezeigt wird. Obwohl zu Diskussionszwecken nur eine BCMA 14 dargestellt ist, können andere gleiche BCMAs nebeneinander, in Reihen usw. im Batteriesatz 15 angeordnet sein. So kann es beispielsweise sechzehn, achtundzwanzig oder eine andere Anzahl von BCMAs im Akkupack 15 geben. Darüber hinaus kann das RESS 12 in einigen Ausführungsformen mehrere Batteriepakete enthalten. Bei den meisten derartigen drahtlosen Kommunikationen sendet die BCMA 14 das Funkfrequenzsignal (z. B. fungiert sie als Sender), während der Funkfrequenzmanager 16 das Signal empfängt (z. B. fungiert sie als Empfänger), aber in einigen Fällen sendet der Funkfrequenzmanager 16 das Funksignal an die BCMA 14 (z. B. fungiert er als Sender, während die BCMA 14 als Empfänger fungiert). 1 1 is a schematic representation of a vehicle powertrain 10 having a rechargeable energy storage system (RESS) 12. The vehicle powertrain 10 is capable of electric driving vehicle (e.g., a powertrain that contains only sources of electrical energy for propulsion, such as electric motors/generators) or a hybrid electric vehicle (e.g., a powertrain that contains both a source of electrical energy for propulsion and another source of energy for propulsion, such as an internal combustion engine or a fuel cell). The RESS 12 includes a battery pack that includes multiple battery cell module assemblies (BCMA) 14 (one shown) and a radio frequency manager 16 configured to wirelessly communicate with the BCMA 14, as indicated by the wireless radio frequency signal S. Although only one BCMA 14 is shown for discussion purposes, other like BCMAs may be arranged side by side, in series, etc. in the battery pack 15. For example, there may be sixteen, twenty-eight, or some other number of BCMAs in battery pack 15. Additionally, in some embodiments, the RESS 12 may include multiple battery packs. In most such wireless communications, the BCMA 14 transmits the radio frequency signal (e.g. acts as a transmitter) while the radio frequency manager 16 receives the signal (e.g. acts as a receiver), but in some cases the radio frequency manager 16 transmits the Radio signal to the BCMA 14 (e.g. it acts as a transmitter while the BCMA 14 acts as a receiver).

Der Batteriesatz 15 versorgt eine oder mehrere Stromquellen mit elektrischer Energie, z. B. einen Motor-Generator 18, der ein Antriebsdrehmoment an eine Last 26, z. B. einen Fahrzeugantrieb, liefert. Genauer gesagt steuert eine Motorsteuerung 20 den Empfang (oder die Übertragung) von elektrischer Energie durch einen Stator 22, der einen Rotor 24 antreibt, der mit der Last 26 verbunden ist und als Generator fungieren kann, z. B. beim regenerativen Bremsen. Der Akkupack 15 ist wiederaufladbar, z. B. durch Aufnahme von Bremsenergie, während der Motor-Generator 18 als Generator betrieben wird, um das Drehmoment in elektrische Energie umzuwandeln. Ein Steuergerät 28 empfängt Daten, die für die Betriebsparameter der BCMAs 14 kennzeichnend sind, wie z. B. Zellspannungen und Lade- und Entladeströme, über Signale vom Funkfrequenzmanager 16 und kann physisch mit diesem verbunden sein (z. B. verdrahtet mit dem Funkfrequenzmanager 16). Obwohl nur ein einziges Steuergerät 28 dargestellt ist, können mehrere Steuergeräte zu einem Steuersystem zusammengeschaltet sein. Das gleiche oder ein anderes Steuergerät 28 kann auch andere Fahrzeuginformationen, wie z. B. Beschleunigungs- und Bremsanforderungen, empfangen und den Betrieb des Motor-Generators 18 durch Senden von Steuersignalen an die Motorsteuerung 20 steuern.The battery pack 15 supplies electrical energy to one or more power sources, e.g. B. a motor-generator 18, the drive torque to a load 26, z. B. a vehicle drive supplies. More specifically, a motor controller 20 controls the receipt (or transmission) of electrical energy by a stator 22 which drives a rotor 24 which is connected to the load 26 and can function as a generator, e.g. B. during regenerative braking. The battery pack 15 is rechargeable, z. B. by absorbing braking energy while the motor generator 18 is operated as a generator to convert the torque into electrical energy. A controller 28 receives data indicative of operating parameters of the BCMAs 14, such as: cell voltages and charge and discharge currents, via signals from, and may be physically connected to, the radio frequency manager 16 (e.g., wired to the radio frequency manager 16). Although only a single controller 28 is shown, multiple controllers can be interconnected to form a control system. The same or a different control unit 28 can also contain other vehicle information, such as g., acceleration and braking requests, and control the operation of the motor-generator 18 by sending control signals to the motor controller 20 .

2 ist eine Draufsicht auf eine der BCMAs 14, die in der RESS 12 von 1 enthalten sind. Die BCMA 14 umfasst eine Vielzahl von Batteriezellen 30. Die Batteriezellen 30 können in Reihe zueinander an eine Verbindungsplatte 32 angeschlossen werden. Benachbarte Batteriezellen 30 können übereinander gestapelt oder durch Lücken oder z. B. durch Schaumstoff 34 voneinander getrennt sein. Die BCMA 14 umfasst eine Zellenüberwachungseinheit 36 mit einer gedruckten Leiterplatte 38 (in Phantomform dargestellt), die zur Überwachung eines oder mehrerer Parameter der Batteriezellen 30 konfiguriert ist. Die Verbindungsplatine 32 ist zwischen der Vielzahl von Batteriezellen 30 und der Zellenüberwachungseinheit 36 angeordnet und enthält elektronische Komponenten, die die Vielzahl von Batteriezellen 30 mit der Zellenüberwachungseinheit 36 und der darauf befindlichen Leiterplatte 38 physikalisch verbinden. Endplatten 40 können die Batteriezellen 30 an gegenüberliegenden Seiten der BCMA 14 umschließen. Ein äußerer Käfig 42 kann sich um den Boden und die übrigen Seiten erstrecken (die Seiten des Käfigs 42 sind in 5 dargestellt, aber in 2 nicht gezeigt, um die Batteriezellen 30 sichtbar zu machen). Die Endplatten 40 sind in 1 nicht dargestellt. Ein Käfig 62 des Batteriepacks 15 stützt und umschließt die mehreren BCMAs. 2 FIG. 14 is a top view of one of the BCMAs 14 included in the RESS 12 of FIG 1 are included. The BCMA 14 includes a plurality of battery cells 30. The battery cells 30 may be connected to a connection plate 32 in series with one another. Adjacent battery cells 30 can be stacked on top of each other or gaps or z. B. be separated by foam 34 from each other. The BCMA 14 includes a cell monitor unit 36 having a printed circuit board 38 (shown in phantom) configured to monitor one or more parameters of the battery cells 30 . The interconnect board 32 is disposed between the plurality of battery cells 30 and the cell monitor 36 and includes electronic components that physically connect the plurality of battery cells 30 to the cell monitor 36 and circuit board 38 thereon. End plates 40 may enclose battery cells 30 on opposite sides of BCMA 14 . An outer cage 42 may extend around the bottom and remaining sides (the sides of cage 42 are in 5 shown, but in 2 not shown to visualize the battery cells 30). The end plates 40 are in 1 not shown. A cage 62 of the battery pack 15 supports and encloses the multiple BCMAs.

Eine Modulabdeckung 44 ist neben der Zellüberwachungseinheit 36 angeordnet und umschließt zumindest teilweise die Mehrzahl der Batteriezellen 30, die Zellüberwachungseinheit 36 und die Verbindungsplatine 32. Die Modulabdeckung 44 kann beispielsweise an den Endplatten 40 und den Teilen des Außenkäfigs 42 befestigt werden, die sich orthogonal zu den Endplatten 40 erstrecken. Mit der Modulabdeckung 44 fest verbundene Abstandshalter 46 können die Innenseite der Modulabdeckung 44 etwas von der Außenseite der Zellüberwachungseinheit 36 beabstanden, auf der die Leiterplatte 38 angeordnet werden kann.A module cover 44 is positioned adjacent cell monitor unit 36 and at least partially encloses the plurality of battery cells 30, cell monitor unit 36, and interconnect board 32. For example, module cover 44 may be attached to end plates 40 and portions of outer cage 42 that are orthogonal to the End plates 40 extend. Standoffs 46 secured to the module cover 44 may space the inside of the module cover 44 slightly from the outside of the cell monitor 36 upon which the circuit board 38 may be placed.

Über eine oder mehrere Antennen werden Daten von der Zellenüberwachungseinheit 36 des BCMA 14 an den Funkfrequenzmanager 16 übertragen. In den meisten Fällen werden drahtlose Signale von der Zellüberwachungseinheit 36 über die eine oder mehrere Antennen des BCMA 14 an den Funkfrequenzmanager 16 übertragen, so dass der BCMA 14 als Sender und der Funkfrequenzmanager 16 als Empfänger arbeitet. In einigen Modi kann eine Antenne des Funkfrequenzmanagers 16 auch Steuersignale vom Steuergerät 28 an die Zellenüberwachungseinheit 36 übertragen, so dass der Funkfrequenzmanager 16 als Sender und der BCMA 14 als Empfänger arbeitet. Anders ausgedrückt, ist der Funkfrequenzmanager 16 ein drahtloser Manager, der sowohl drahtlose Signale von der Zellenüberwachungseinheit 36 empfangen und entsprechende drahtgebundene Signale an das Steuergerät 28 senden kann, als auch drahtlose Signale an die Zellenüberwachungseinheit 36 senden kann, wie es durch drahtgebundene Steuersignale vom Steuergerät 28 angewiesen wird. Ebenso ist die Zellenüberwachungseinheit 36 in der Lage, sowohl drahtlose Signale an den Funkfrequenzmanager 16 zu senden als auch drahtlose Signale von dem Funkfrequenzmanager 16 zu empfangen.Data is transmitted from the cell monitoring unit 36 of the BCMA 14 to the radio frequency manager 16 via one or more antennas. In most cases, wireless signals are transmitted from the cell monitoring unit 36 to the radio frequency manager 16 via the one or more antennas of the BCMA 14 such that the BCMA 14 acts as a transmitter and the radio frequency manager 16 acts as a receiver. In some modes, an antenna of the radio frequency manager 16 can also transmit control signals from the controller 28 to the cell monitoring unit 36 so that the radio frequency manager 16 operates as a transmitter and the BCMA 14 as a receiver. In other words, the radio frequency manager 16 is a wireless manager that receives both wireless signals from the cell monitor unit 36 and corresponding can send wired signals to the controller 28, as well as wireless signals to the cell monitor unit 36 as directed by wired control signals from the controller 28. Likewise, the cell monitoring unit 36 is capable of both sending wireless signals to the radio frequency manager 16 and receiving wireless signals from the radio frequency manager 16 .

Während der anfänglichen Konstruktion des RESS 12 kann eine Funkfrequenzanalyse durchgeführt werden, um einen oder mehrere Bereiche mit relativ hohen Verlusten und einen oder mehrere Bereiche mit relativ geringen Verlusten des Batteriepacks 15 zu bestimmen. Beispielsweise können die Strahlungsdiagramme der Hauptstrahlungsebenen einer Rundstrahlantenne, die in der Leiterplatte 38 der Zellüberwachungseinheit 36 der BCMAs 14 enthalten ist, untersucht werden, um die relativen Signalstärken in verschiedenen Abschnitten der Diagramme zu bestimmen. Ein relativ verlustreicher Bereich des Batteriepacks 15 für die Funkfrequenzsignalkommunikation entspricht dem relativ stärkeren Signalteil des Strahlungsmusters, und ein relativ verlustarmer Bereich des Batteriepacks 15 für die Funkfrequenzsignalkommunikation entspricht dem relativ schwächeren Signalteil des Strahlungsmusters. Störungen durch elektronische Komponenten der Zellüberwachungseinheit 36 oder strukturelle Komponenten des Akkupacks 15 können das Strahlungsmuster und den daraus resultierenden relativ verlustreichen und relativ verlustarmen Bereich beeinflussen.During initial construction of the RESS 12, a radio frequency analysis may be performed to determine one or more relatively high loss areas and one or more relatively low loss areas of the battery pack 15. For example, the radiation patterns of the main radiation planes of an omnidirectional antenna contained in the circuit board 38 of the cell monitoring unit 36 of the BCMAs 14 can be examined to determine the relative signal strengths in different portions of the patterns. A relatively high-loss portion of the battery pack 15 for radio frequency signal communication corresponds to the relatively stronger signal portion of the radiation pattern, and a relatively low-loss portion of the battery pack 15 for radio frequency signal communication corresponds to the relatively weaker signal portion of the radiation pattern. Interference from electronic components of the cell monitoring unit 36 or structural components of the battery pack 15 can affect the radiation pattern and the resulting relatively high-loss and relatively low-loss area.

Darüber hinaus kann die Platzierung des Funkfrequenzmanagers 16 innerhalb des Batteriepacks 15 relativ zum BCMA 14 auf dem verfügbaren Bauraum oder anderen Erwägungen beruhen, so dass die relative Position des Funkfrequenzmanagers 16 zum BCMA 14 und der darin enthaltenen Sendekomponente(n) in verschiedenen Fahrzeugen unterschiedlich sein kann. Beispielsweise kann der Funkfrequenzmanager 16 in einigen Ausführungsformen relativ zum BCMA 14, wie in 1 dargestellt positioniert werden. In anderen Ausführungen kann der BCMA 14 in einer um 180 Grad anderen Ausrichtung als in 1 angeordnet sein, z. B. mit der Modulabdeckung 44 in die entgegengesetzte Richtung. Zusätzlich zu den durch die Funkfrequenzanalyse ermittelten relativ verlustreichen und relativ verlustarmen Bereichen kann auch die relative Positionierung des BCMA 14 und des Funkfrequenzmanagers 16 Einfluss darauf haben, wie der BCMA 14 und/oder der Funkfrequenzmanager 16 optimiert werden, um ein starkes drahtloses Signal für die Funkfrequenzsignalübertragung zu erzielen.In addition, the placement of the radio frequency manager 16 within the battery pack 15 relative to the BCMA 14 may be based on available packaging space or other considerations such that the relative position of the radio frequency manager 16 to the BCMA 14 and the transmitting component(s) contained therein may differ in different vehicles . For example, in some embodiments, radio frequency manager 16 may be relative to BCMA 14, as shown in FIG 1 shown. In other implementations, the BCMA 14 may be oriented 180 degrees different than in 1 be arranged, e.g. B. with the module cover 44 in the opposite direction. In addition to the relatively high-loss and relatively low-loss areas identified by radio frequency analysis, the relative positioning of the BCMA 14 and the radio frequency manager 16 can also affect how the BCMA 14 and/or the radio frequency manager 16 are optimized to provide a strong wireless signal for radio frequency signal transmission to achieve.

Zumindest teilweise auf der Grundlage dieser Faktoren und Überlegungen ist der Akkupack 15, wie er in den verschiedenen Ausführungsformen hierin offenbart wird, mit einer signalleitenden Komponente ausgestattet, die zum Senden und/oder Empfangen eines Funkfrequenzsignals zwischen der Zellüberwachungseinheit 36 und dem Funkfrequenzmanager 16 betreibbar und so konfiguriert ist, dass sie das Funkfrequenzsignal in den relativ verlustarmen Bereich leitet. In den hier offengelegten Ausführungsformen ist die signalleitende Komponente in die Modulabdeckung, die Verbindungsplatine oder den Funkfrequenzmanager integriert. Insbesondere ist die signalleitende Komponente nicht in die Zellüberwachungseinheit 36 oder die darauf befindliche Leiterplatte 38 integriert. Dadurch kann ein bestimmtes Leiterplattendesign in mehr als nur einer Batteriepack-Konfiguration verwendet werden. Anders ausgedrückt, die Kosten für die Konfiguration und Herstellung eines anderen Leiterplattendesigns für jede Akkupack-Konfiguration können vermieden werden, und stattdessen kann dieselbe Leiterplatte in verschiedenen Akkupack-Konfigurationen verwendet werden, zum Teil aufgrund der Anpassung des Akkupacks durch die hier besprochenen signalleitenden Komponenten.Based at least in part on these factors and considerations, the battery pack 15, as disclosed in the various embodiments herein, is equipped with a signal-conducting component operable to transmit and/or receive a radio frequency signal between the cell monitor unit 36 and the radio frequency manager 16, and so on configured to direct the radio frequency signal into the relatively low-loss range. In the embodiments disclosed herein, the signal-carrying component is integrated into the module cover, interconnect board, or radio frequency manager. In particular, the signal-conducting component is not integrated into the cell monitoring unit 36 or the printed circuit board 38 located thereon. This allows a given PCB design to be used in more than one battery pack configuration. In other words, the expense of configuring and manufacturing a different circuit board design for each battery pack configuration can be avoided, and instead the same circuit board can be used in different battery pack configurations, in part due to the customization of the battery pack by the signal-conducting components discussed herein.

3 zeigt eine erste Ausführungsform einer signalleitenden Komponente, die eine Richtantenne 50 ist. Die Richtantenne 50 ist als einheitliches Bauteil in ein Substrat 52 integriert und als logarithmisch-periodische Dipolantenne mit einer Reihe von Dipolelementen 51 (auch als Arme bezeichnet) und einer leitenden Leitung 53, die die Elemente miteinander verbindet, dargestellt. Das Strahlungsdiagramm, das sich ergibt, wenn die Antenne 50 elektrisch erregt wird, führt zu einem Funkfrequenzsignal, das in Richtung des Pfeils A am stärksten ist. Obwohl eine logarithmisch-periodische Dipolantenne dargestellt ist, können stattdessen auch andere Arten von Richtantennen, wie z. B. andere oberflächenmontierte Antennen, verwendet werden, die zu einer einzigen Richtung mit der größten Funkfrequenzsignalstärke führen, im Gegensatz zu einer Rundstrahlantenne, die Funkfrequenzsignalleistung mit im Wesentlichen gleicher Intensität in alle Richtungen abstrahlt und empfängt, oder einer bidirektionalen Antenne, die zu entgegengesetzten Richtungen mit im Wesentlichen gleicher Funkfrequenzsignalstärke führt. 3 FIG. 12 shows a first embodiment of a signal-conducting component, which is a directional antenna 50. FIG. The directional antenna 50 is integrated into a substrate 52 as a unitary component and is shown as a log-periodic dipole antenna having a series of dipole elements 51 (also referred to as arms) and a conductive line 53 interconnecting the elements. The radiation pattern that results when antenna 50 is electrically excited results in a radio frequency signal that is strongest in the direction of arrow A . Although a log-periodic dipole antenna is shown, other types of directional antennas, such as B. other surface mount antennas, can be used, which result in a single direction with the greatest radio frequency signal strength, as opposed to an omnidirectional antenna, which radiates and receives radio frequency signal power with substantially equal intensity in all directions, or a bi-directional antenna, which points to opposite directions with essentially the same radio frequency signal strength.

Die Richtantenne 50 kann auf die Oberfläche des Substrats 52 gedruckt oder in das Substrat 52 eingebettet (z. B. umspritzt) werden, um die Richtantenne 50 mit dem Substrat 52 zu integrieren. Die Richtantenne 50 ist so in das Substrat 52 integriert, dass sich ein elektrischer Anschluss 54 von der Richtantenne 50 aus dem Substrat 52 heraus erstreckt. Der elektrische Anschluss 54 kann auch als Einspeisung bezeichnet werden und wird von der leitenden Leitung 53 aus dargestellt. Anders ausgedrückt, der elektrische Anschluss 54 ist ein integraler Bestandteil der Antenne 50 und des Substrats 52 und ist außerdem flexibel, so dass er gebogen oder gedreht werden kann, so dass das Ende 55 des elektrischen Anschlusses 54 mit einem benachbarten (z. B. darüber oder darunter liegenden) elektrischen Bauteil verbunden werden kann, wie hier beschrieben. Die Antenne 50 besteht aus einem gut leitenden Material, wie z. B. Kupfer oder Aluminium, um das Funkfrequenzsignal auszusenden. Das Substrat 52 ist ein vor elektrostatischer Entladung schützendes Material mit einer hohen Dielektrizitätskonstante und einem niedrigen Verlusttangens, was die Miniaturisierung der Größe der Antenne 50 ermöglicht. Das Material des Substrats 52 kann beispielsweise Silikonkautschuk oder ein Keramiklaminat (z. B. Aluminiumoxid, Polytetrafluorethylen (PTFE)-Keramik oder anderes) sein.The directional antenna 50 may be printed onto the surface of the substrate 52 or embedded (e.g., overmolded) into the substrate 52 to integrate the directional antenna 50 with the substrate 52 . The directional antenna 50 is integrated into the substrate 52 in such a way that an electrical connection 54 extends from the directional antenna 50 out of the substrate 52 . Electrical connection 54 may also be referred to as a feed and is shown from conductive line 53 . In other words, electrical connector 54 is an integ An integral part of antenna 50 and substrate 52, it is also flexible so that it can be bent or rotated so that end 55 of electrical connector 54 can be connected to an adjacent (e.g., overlying or underlying) electrical component , as described here. The antenna 50 consists of a highly conductive material, such as. B. copper or aluminum to send out the radio frequency signal. The substrate 52 is an ESD protective material with a high dielectric constant and a low loss tangent, which allows the size of the antenna 50 to be miniaturized. The material of the substrate 52 may be, for example, silicone rubber or a ceramic laminate (e.g., alumina, polytetrafluoroethylene (PTFE) ceramic, or other).

Das Substrat 52 ist mit Rückhalteelementen 56 ausgestattet. In der gezeigten Ausführungsform sind die Rückhalteelemente 56 Öffnungen, die in das Substrat 52 eingeformt, gebohrt oder auf andere Weise bereitgestellt werden. Die Rückhalteelemente 56 werden verwendet, um das Substrat 52 während des Einbettens des Substrats 52 in die Modulabdeckung 44, die Verbindungsplatine 32 oder den Funkfrequenzmanager 16 in einer festen Position zu halten, um sicherzustellen, dass die signalausrichtende Komponente (z. B. die Antenne 50) so ausgerichtet ist, dass das stärkste Funkfrequenzsignal erreicht wird, das zu und durch den relativ verlustarmen Bereich des Batteriepacks 15 geleitet wird. Beispielsweise können sich Stifte oder Dübel durch die Öffnungen 56 während des Umspritzens des Materials der Modulabdeckung 44, der Verbindungsplatine 32 oder des Gehäuses des Funkfrequenzmanagers 16 über das Substrat 52 in den verschiedenen Ausführungsformen der Substrate 52, 52A, 52E, 52F und 52G erstrecken, wobei die hierin offenbarten Rückhaltemerkmale 56 vorhanden sind. In anderen Ausführungsformen können die Haltevorrichtungen durch die Öffnungen geführte Wärmeleitpfosten oder mit dem Substrat 52, 52A, 52E, 52F oder 52G verbundene Befestigungselemente umfassen.The substrate 52 is provided with retaining elements 56 . In the embodiment shown, the retention members 56 are openings that are molded, drilled, or otherwise provided in the substrate 52 . Retainers 56 are used to hold substrate 52 in a fixed position during embedding of substrate 52 in module cover 44, interconnect board 32, or radio frequency manager 16 to ensure that the signal directing component (e.g., antenna 50 ) is oriented to achieve the strongest radio frequency signal transmitted to and through the relatively low-loss portion of the battery pack 15. For example, pins or dowels may extend through openings 56 during over-molding of the module cover 44, interconnect board 32, or radio frequency manager 16 housing material over the substrate 52 in the various embodiments of substrates 52, 52A, 52E, 52F, and 52G, wherein the retention features 56 disclosed herein are present. In other embodiments, the fixtures may include thermal posts passed through the openings or fasteners connected to the substrate 52, 52A, 52E, 52F, or 52G.

In den und ist die Richtantenne 50 in das Substrat 52 integriert, das wiederum in die Modulabdeckung 44 integriert ist. In anderen Ausführungsformen könnte die Richtantenne 50 stattdessen in die Verbindungsplatine 32 oder das Gehäuse des Funkfrequenzmanagers 16 integriert sein. Die BCMA des RESS 12, die diese Implementierung der Richtantenne 50 enthält, wird als BCMA 14A bezeichnet. Das Substrat 52 ist in die Modulabdeckung 44 eingebettet, die aus einem anderen Material als das Substrat besteht. Beispielsweise ist das Substrat 52 ein erstes Material und die Modulabdeckung 44 ein zweites Material, und das erste Material hat eine höhere Dielektrizitätskonstante als das zweite Material und einen niedrigeren Verlusttangens als das zweite Material. Das erste Material kann z. B. Silikonkautschuk oder ein Keramiklaminat (z. B. Aluminiumoxid, Polytetrafluorethylen (PTFE)-Keramik oder anderes) sein. Das zweite Material kann z. B. Polypropylen, Nylon oder Polycarbonat sein. Um das Substrat 52 durch Umspritzen des zweiten Materials in die Modulabdeckung 44 einzubetten, wird das Substrat 52 mit Stiften an den Rückhaltevorrichtungen 56 in einer Form für die Modulabdeckung 44 gehalten, um die Richtantenne 50 in einer Richtung auszurichten, in der ein hoher Gain erzielt und das Funkfrequenzsignal durch den verlustarmen Bereich der BCMA 14A geleitet wird. Da die Verpackungshülle der Richtantenne 50 innerhalb des Substrats 52 bekannt und im Vergleich zur Modulabdeckung 44 relativ klein ist (z. B. sind die Außenabmessungen des Substrats 52 bekannt), ist ihre Position innerhalb der Form der Modulabdeckung 44 zur Erzielung des gewünschten Signals konstruktiv flexibel und relativ kostengünstig zu realisieren. Wäre die Richtantenne 50 dagegen in die Leiterplatte 38 der Zellüberwachungseinheit 36 integriert, könnte dies einen höheren Aufwand für die Neukonfiguration der Leiterplatte 38 für unterschiedliche Positionen der Richtantenne 50 bei Verwendung in unterschiedlichen Layouts des Batteriepakets 15 innerhalb eines Antriebsstrangs (z. B. unterschiedliche relative Ausrichtungen der Zellüberwachungseinheit 36 und des Funkfrequenzmanagers 16) bedeuten.In the and the directional antenna 50 is integrated into the substrate 52, which in turn is integrated into the module cover 44. In other embodiments, the directional antenna 50 could be integrated into the interconnect board 32 or the radio frequency manager 16 housing instead. The RESS 12 BCMA containing this implementation of the directional antenna 50 is referred to as BCMA 14A. The substrate 52 is embedded in the module cover 44, which is made of a different material than the substrate. For example, substrate 52 is a first material and module cover 44 is a second material, and the first material has a higher dielectric constant than the second material and a lower loss tangent than the second material. The first material can e.g. B. silicone rubber or a ceramic laminate (z. B. aluminum oxide, polytetrafluoroethylene (PTFE) ceramic or other). The second material can e.g. B. be polypropylene, nylon or polycarbonate. To embed the substrate 52 in the module cover 44 by overmolding the second material, the substrate 52 is held in a mold for the module cover 44 with pins on the retainers 56 to orient the directional antenna 50 in a direction that achieves high gain and the radio frequency signal is passed through the low-loss section of the BCMA 14A. Because the packaging envelope of the directional antenna 50 is known within the substrate 52 and is relatively small compared to the module cover 44 (e.g., the outside dimensions of the substrate 52 are known), there is design flexibility in its location within the shape of the module cover 44 to achieve the desired signal and relatively inexpensive to implement. On the other hand, if the directional antenna 50 were integrated into the circuit board 38 of the cell monitoring unit 36, this could result in a higher effort for the reconfiguration of the circuit board 38 for different positions of the directional antenna 50 when used in different layouts of the battery pack 15 within a powertrain (e.g. different relative orientations the cell monitoring unit 36 and the radio frequency manager 16).

Wie in 4 dargestellt, erstreckt sich der elektrische Verbinder 54 von der leitenden Leitung 53 aus dem Substrat 52 und ist mit dem Substrat 52 in die Modulabdeckung 44 eingebettet, so dass ein Ende 55 des elektrischen Verbinders 54 aus der Modulabdeckung 44 herausragt und mit der Zellüberwachungseinheit 36 verbunden werden kann. Der elektrische Steckverbinder 54 kann beispielsweise ein flexibler Steckverbinder wie ein gelöteter Stift, ein Überbrückungskabel (manchmal auch als Dupont-Steckverbinder bezeichnet), ein Mikro-Miniatur-Koaxialsteckverbinder (MMCX) oder eine Mikrostreifen-zu-Ko-Planar-Verbindung sein. Dementsprechend werden die Daten von den Batteriezellen 30 durch elektrische Signale von der Zellüberwachungseinheit 36 durch den elektrischen Anschluss 54 und durch die Antenne 50 als Funkfrequenzsignal S (in 1 dargestellt) durch drahtlose Verbindung zum Funkfrequenzmanager 16 weitergeleitet.As in 4 As shown, the electrical connector 54 extends from the conductive line 53 out of the substrate 52 and is embedded with the substrate 52 in the module cover 44 such that an end 55 of the electrical connector 54 protrudes from the module cover 44 and is connected to the cell monitoring unit 36 can. Electrical connector 54 may be, for example, a flexible connector such as a soldered pin, a jumper cable (sometimes referred to as a Dupont connector), a micro-miniature coaxial connector (MMCX), or a microstrip-to-co-planar interconnect. Accordingly, the data from the battery cells 30 is transmitted by electrical signals from the cell monitoring unit 36 through the electrical connector 54 and through the antenna 50 as a radio frequency signal S (in 1 shown) forwarded to the radio frequency manager 16 by wireless connection.

6 ist eine Draufsicht auf einen Funkfrequenzmanager 16A mit einem Paar Richtantennen 50A, 50B. Die Antennen 50A und 50B werden als ein Paar Richtantennen oder duale Richtantennen bezeichnet und sind in ein Substrat 52A integriert, das dasselbe ist wie das Substrat 52, das in Bezug auf 3 beschrieben ist, außer dass es eine andere Form hat, um zwei Richtantennen 50A, 50B aufzunehmen. Das Substrat 52A ist in ein Gehäuse 60 des Funkfrequenzmanagers eingebettet, beispielsweise durch Umspritzen. Bei dieser Implementierung der Richtantennen 50A, 50B in das Gehäuse 60 wird der Funkfrequenzmanager 16 von 1 als Funkfrequenzmanager 16A bezeichnet. Das Gehäuse 60 kann aus einem anderen Material bestehen als das Substrat 52A. Beispielsweise ist das Substrat 52A aus einem ersten Material und das Gehäuse 60 aus einem zweiten Material, das gleich oder anders sein kann als das Material der Modulabdeckung 44. Das erste Material hat eine höhere Dielektrizitätskonstante als das zweite Material und einen geringeren Verlusttangens als das zweite Material. Das erste Material kann Silikonkautschuk oder ein Keramiklaminat (z. B. Aluminiumoxid, Polytetrafluorethylen (PTFE)-Keramik oder anderes) sein. Das zweite Material kann z. B. Polypropylen, Nylon oder Polycarbonat sein. Die Richtantennen 50A, 50B sind in einem einzigen Substrat 52A mit einem Paar von Halteelementen 56 dargestellt, die als Öffnungen konfiguriert sind und zur gleichzeitigen Ausrichtung beider Richtantennen 50A, 50B verwendet werden können. Alternativ könnte jede Antenne 50A, 50B in ein separates Substrat 52 integriert werden, das jeweils Rückhaltemerkmale 56 aufweist (z. B. insgesamt vier Rückhaltemerkmale 56), und die Substrate 52 könnten so angeordnet werden, dass sie beim Einbetten der Substrate 52 in das Gehäuse 60 aneinander stoßen. Der Funkfrequenz-Manager 16A ist auf einer Struktur wie einem Käfig 62 des Batteriepacks 15 montiert. Es sind Schrauben 63 dargestellt, mit denen das Gehäuse 60 an dem Käfig 62 befestigt ist. Der Funkfrequenz-Manager 16A kann in einem Bereich untergebracht werden, der für die Wartung zugänglich ist. Der Funkfrequenz-Manager 16A kann so ausgelegt sein, dass er mit verschiedenen Konfigurationen von Batteriezellenmodul-Anordnungen kommunizieren kann, die in verschiedenen Batteriepacks verwendet werden. Da es sich um ein gemeinsames Gerät handeln kann, das mit verschiedenen Batteriezellenmodul-Architekturen verwendet wird, lassen sich Größenvorteile erzielen, wenn es so angepasst werden kann, dass es über Funkfrequenzsignale kommuniziert, die über den verlustarmen Bereich der verschiedenen Batteriepacks geleitet werden. Dementsprechend kann sich der Funkfrequenz-Manager 16A an verschiedenen Stellen auf den verschiedenen Batteriepack-Plattformen befinden, relativ zu den Komponenten der Zellüberwachungseinheiten, mit denen er kommuniziert. Durch die Konfiguration der signalleitenden Komponente als ein Paar von Richtantennen 50A, 50B im Funkfrequenzmanager 16A, die so ausgerichtet sind, dass ihre High-Gain-Richtungen einander entgegengesetzt sind, kann eine der Richtantennen eine Kommunikation über den verlustarmen Bereich erreichen, selbst wenn der Funkfrequenzmanager 16A auf einer Seite der BCMAs 14 angeordnet ist, 14A, 14B, 14C, 14D oder 14E angeordnet ist, und auf einer gegenüberliegenden Seite der BCMAs 14, 14A, 14B, 14C, 14D oder 14E oder einer anderen der BCMAs 14, 14A, 14B, 14C, 14D oder 14E in einer anderen Anwendung. Die bidirektionale Antenne 50A, 50B ist in einigen Anwendungen möglicherweise nicht so effektiv wie eine einzelne Richtantenne, da die Hälfte des Signals (das Signalmuster einer der beiden Antennen) effektiv vergeudet werden kann. Sie kann jedoch einfacher zu implementieren sein als die Herstellung von zwei verschiedenen Funkfrequenzmodulen mit jeweils einer einzigen Richtantenne, von denen eine in eine erste Richtung und die andere in eine entgegengesetzte Richtung gerichtet ist, um mit den verschiedenen Anordnungen der Batteriepakete verwendet zu werden. Darüber hinaus kann es in Systemen mit zwei Managern (z. B. einem Batteriesatz mit zwei separaten Funkfrequenzmanagern) nützlich sein, da jede Antenne 50A, 50B so konfiguriert werden kann, dass sie in Funkverbindung mit verschiedenen BCMAs steht. 7 ist eine fragmentarische Unteransicht einer BCMA 14B, wie BCMA 14 von 1, mit einem Paar Richtantennen 50C, 50D, die in ein Substrat 52A wie das von 6 integriert sind. Für die Zwecke der Beschreibung wird die Richtantenne 50C als erste Richtantenne und die Richtantenne 50D als zweite Richtantenne bezeichnet. Die Richtantennen 50C, 50D sind wie die Antennen 50A, 50B in 6 mit in entgegengesetzte High-Gain-Richtungen ausgerichtet, aber im Gegensatz zu den Richtantennen 50A, 50B wird nur eine der Richtantennen 50C, 50D aktiviert, um die Signalstärke zu erhalten. Genauer gesagt ist die Richtantenne 50C oder 50D, die zu einem stärkeren Funkfrequenzsignal zwischen der Zellenüberwachungseinheit 36 und dem Funkfrequenzmanager 16 (oder dem Funkfrequenzmanager 16A, 16B oder 16C, falls damit verwendet) führt, eine aktivierte Richtantenne, und die andere Richtantenne 50C oder 50D ist eine inaktive Richtantenne. 6 16 is a plan view of a radio frequency manager 16A having a pair of directional antennas 50A, 50B. The antennas 50A and 50B are referred to as a pair of directional antennas or dual directional antennas and are integrated into a substrate 52A that is the same as the substrate 52 shown with respect to FIG 3 described, except that it has a different shape to accommodate two directional antennas 50A, 50B. The substrate 52A is in a housing 60 of the radio frequency manager embedded, e.g. by overmolding. With this implementation of the directional antennas 50A, 50B in the housing 60, the radio frequency manager 16 of 1 referred to as radio frequency manager 16A. Housing 60 may be made of a different material than substrate 52A. For example, substrate 52A is a first material and housing 60 is a second material, which may be the same as or different from the module cover 44 material. The first material has a higher dielectric constant than the second material and a lower loss tangent than the second material . The first material may be silicone rubber or a ceramic laminate (e.g., alumina, polytetrafluoroethylene (PTFE) ceramic, or other). The second material can e.g. B. be polypropylene, nylon or polycarbonate. The directional antennas 50A, 50B are shown in a single substrate 52A with a pair of support members 56 configured as apertures that can be used to align both directional antennas 50A, 50B simultaneously. Alternatively, each antenna 50A, 50B could be integrated into a separate substrate 52, each having retention features 56 (e.g., four retention features 56 in total), and the substrates 52 could be arranged such that when the substrates 52 are embedded in the housing 60 bump into each other. The radio frequency manager 16A is mounted on a structure such as a cage 62 of the battery pack 15. FIG. Screws 63 are shown securing housing 60 to cage 62 . The radio frequency manager 16A can be placed in an area accessible for maintenance. The radio frequency manager 16A can be configured to communicate with different battery cell module assembly configurations used in different battery packs. Because it can be a common device used with different battery cell module architectures, economies of scale can be achieved if it can be adapted to communicate via radio frequency signals routed through the low-loss section of the different battery packs. Accordingly, the radio frequency manager 16A may be located in different locations on the different battery pack platforms relative to the cell monitor unit components with which it communicates. By configuring the signal-guiding component as a pair of directional antennas 50A, 50B in the radio frequency manager 16A, oriented so that their high-gain directions are opposite to each other, one of the directional antennas can achieve communication over the low-loss area even when the radio frequency manager 16A is located on one side of BCMAs 14, 14A, 14B, 14C, 14D or 14E and on an opposite side of BCMAs 14, 14A, 14B, 14C, 14D or 14E or another of BCMAs 14, 14A, 14B , 14C, 14D or 14E in another application. The bi-directional antenna 50A, 50B may not be as effective as a single directional antenna in some applications since half the signal (the signal pattern of either antenna) may effectively be wasted. However, it may be easier to implement than fabricating two different radio frequency modules, each with a single directional antenna, one pointed in a first direction and the other in an opposite direction, for use with the different battery pack configurations. In addition, it can be useful in systems with two managers (e.g., a battery pack with two separate radio frequency managers) since each antenna 50A, 50B can be configured to be in radio communication with different BCMAs. 7 14 is a fragmentary bottom view of a BCMA 14B, like BCMA 14 of FIG 1 , having a pair of directional antennas 50C, 50D embedded in a substrate 52A like that of FIG 6 are integrated. For purposes of description, directional antenna 50C will be referred to as the first directional antenna and directional antenna 50D will be referred to as the second directional antenna. The directional antennas 50C, 50D are like the antennas 50A, 50B in 6 are oriented in opposite high-gain directions, but unlike directional antennas 50A, 50B, only one of directional antennas 50C, 50D is activated to conserve signal strength. More specifically, the directional antenna 50C or 50D that results in a stronger radio frequency signal between the cell monitoring unit 36 and the radio frequency manager 16 (or the radio frequency manager 16A, 16B or 16C if used therewith) is an activated directional antenna and the other directional antenna is 50C or 50D an inactive directional antenna.

Die Aktivierung der richtigen der Richtantennen 50C, 50D kann auf verschiedene Weise erfolgen. Wie in 8 dargestellt, kann beispielsweise ein integrierter Schalter 68 auf der Leiterplatte 38 der Zellenüberwachungseinheit 36 angeordnet sein. Der Schalter 68 ist zur Erläuterung schematisch in einem Spalt zwischen der Leiterplatte 38 und der Modulabdeckung 44 dargestellt (der Spalt ist zur Veranschaulichung vergrößert dargestellt) und kann sich auf der Oberfläche 67 der Leiterplatte 38 befinden (z. B. horizontal in der Seite angeordnet). Der Schalter 68 hat eine erste Stellung (durchgehend dargestellt), in der der Schalter 68 einen Stromkreis zwischen bestimmten elektrischen Komponenten der Leiterplatte 38 und der ersten Richtantenne 50C schließt, aber die zweite Richtantenne 50D nicht mit Strom versorgt wird, wenn sich der Schalter 68 in der ersten Stellung befindet. Der Schalter 68 kann stattdessen in eine zweite Position 68A (in Phantom dargestellt) bewegt werden, um einen Stromkreis zwischen anderen elektrischen Komponenten der Leiterplatte 38 und der zweiten Richtantenne 50D zu schließen, aber die erste Richtantenne 50C wird nicht mit Strom versorgt, wenn sich der Schalter 68 in der zweiten Position 68A befindet. Um die Stellung des Schalters 68 zu bestimmen, kann ein Steuergerät, wie z. B. das Steuergerät 28, so programmiert werden, dass es beim ersten Start des Fahrzeugantriebsstrangs 10 die Schalterstellung auswählt, um die Richtantenne 50C oder 50D mit Strom zu versorgen, die ein stärkeres Signal am Funkfrequenzmanager 16, 16A, 16B oder 16C liefert. Ein im Steuergerät 28 gespeichertes Programm kann den Schalter 68 vorübergehend in jede Stellung bringen, um die Stärke des Signals von jeder Richtantenne 50C, 50D zu testen. Alternativ kann das gespeicherte Programm die Schalterstellung auf der Grundlage anderer Daten auswählen, wie z. B. Daten, die die relativen Positionen der BCMA 14B und des Funkfrequenzmanagers 16, 16A, 16B oder 16C angeben.Activation of the correct one of the directional antennas 50C, 50D can be done in a number of ways. As in 8th shown, an integrated switch 68 can be arranged on the circuit board 38 of the cell monitoring unit 36, for example. The switch 68 is shown schematically in a gap between the circuit board 38 and the module cover 44 for explanation (the gap is shown enlarged for clarity) and may be located on the surface 67 of the circuit board 38 (eg, disposed horizontally in the page). . Switch 68 has a first position (shown solid) in which when switch 68 is in is in the first position. The switch 68 can instead be moved to a second position 68A (shown in phantom) to establish a circuit between other electrical components of the circuit board 38 and the second directional antenna 50D, but the first directional antenna 50C is de-energized when the switch 68 is in the second position 68A. To determine the position of the switch 68, a controller such. B. the controller 28 can be programmed so that when the vehicle powertrain 10 is first started, it selects the switch position to power the directional antenna 50C or 50D, which provides a stronger signal at the radio frequency manager 16, 16A, 16B or 16C. A program stored in controller 28 can temporarily set switch 68 to any position to test the strength of the signal from each directional antenna 50C, 50D. Alternatively, the stored program can select the switch position based on other data, such as e.g. B. Data indicating the relative positions of the BCMA 14B and the radio frequency manager 16, 16A, 16B or 16C.

Als weitere Alternative kann anstelle eines Schalters 68 ein Null-Ohm-Widerstand vorgesehen werden, der manuell angeschlossen werden kann, um nur den Stromkreis zu schließen, der zur Aktivierung der Richtantenne 50C oder 50D führt, die sich näher am Funkfrequenzmanager 16, 16A, 16B oder 16C befindet, während ein anderer Null-Ohm-Widerstand entfernt werden kann, um den Stromkreis zur anderen Richtantenne 50C oder 50D zu öffnen und dadurch diese Antenne zu deaktivieren (auszuschalten). In einer weiteren Alternative können die verschiedenen Richtantennen 50C, 50D mit unterschiedlichen Streifenleitungen versehen werden, und dann muss elektrische Leistung entlang der Streifenleitung nur an diejenige der Richtantennen 50C, 50D geliefert werden, die das stärkere Funkfrequenzsignal mit geringeren Verlusten liefert (z. B. das Funkfrequenzsignal, das über einen relativ verlustarmen Bereich geleitet wird). Die Verbindung über einen Schalter oder einen Null-Ohm-Widerstand kann vor der Integration der Richtantennen 50C, 50D und des Substrats 52A in die Modulabdeckung 44 oder zum Zeitpunkt der Integration erfolgen. Beispielsweise kann ein Bestand an BCMAs 14B so verändert werden, dass bei der Hälfte die Richtantenne 50C aktiviert und die Richtantenne 50D inaktiv ist, während bei der anderen Hälfte die Richtantenne 50D aktiv und die Richtantenne 50C inaktiv ist. Ein Bestand jedes Typs steht dann für den Einbau in Batteriepacks 15 bereit, die unterschiedliche relative Positionen der BCMA 14B und des Funkfrequenzmanagers 16, 16A, 16B oder 16C aufweisen. 9 ist eine fragmentarische Unteransicht einer BCMA 14C wie die BCMA 14 von 1, die so modifiziert ist, dass sie eine signalleitende Komponente enthält, die als bidirektionale Antenne 50E mit einem bidirektionalen Strahl konfiguriert ist. Die bidirektionale Antenne 50E ist in ein Substrat 52E integriert, das dem Substrat 52 ähnlich ist, aber eine andere äußere Form aufweist. Ein integrierter flexibler elektrischer Anschluss 54 (in 9 nicht dargestellt, aber wie in 4) kann sich von der bidirektionalen Antenne 50E und aus dem Substrat 52E heraus erstrecken, so dass er einen in das Substrat 52E eingebetteten Teil und ein Ende hat, das mit der Leiterplatte 38 verbunden ist, ähnlich wie in 4 dargestellt. Die bidirektionale Antenne 50E wird als bidirektionale Antenne bezeichnet, da sie den Großteil ihrer Energie in nur zwei entgegengesetzte Richtungen abstrahlt oder empfängt (z. B. entgegengesetzte Strahlen in zwei entgegengesetzte Richtungen mit hoher Verstärkung). Die beiden entgegengesetzten Strahlen sind in der Abbildung als ein erster Strahl B1 und ein zweiter Strahl B2 dargestellt. Wie bei den beiden Richtantennen 50A und 50B in 6 ermöglicht die bidirektionale Antenne 50E einen verlustarmen Pfad für das Funkfrequenzsignal, unabhängig davon, auf welcher Seite der Mittellinie eines Fahrzeugs die bidirektionale Antenne 50E nach dem Einbau des Batteriepacks 15 in das Fahrzeug angeordnet ist, da einer der Strahlen B1 oder B2 in jeder Ausrichtung näher am Funkfrequenzmanager 16, 16A, 16B oder 16C liegt als der andere Strahl B1 oder B2.As a further alternative, instead of a switch 68, a zero ohm resistor can be provided which can be manually connected to complete only the circuit leading to the activation of the directional antenna 50C or 50D which is closer to the radio frequency manager 16, 16A, 16B or 16C, while another zero ohm resistor can be removed to open the circuit to the other directional antenna 50C or 50D, thereby disabling (turning off) that antenna. In a further alternative, the different directional antennas 50C, 50D can be provided with different striplines, and then electrical power needs to be supplied along the stripline only to that one of the directional antennas 50C, 50D which provides the stronger radio frequency signal with lower losses (e.g. the radio frequency signal transmitted over a relatively low-loss area). The connection via a switch or zero ohm resistor may be made prior to integration of the directional antennas 50C, 50D and substrate 52A into the module cover 44 or at the time of integration. For example, a population of BCMAs 14B may be altered so that half have directional antenna 50C active and directional antenna 50D inactive, while the other half have directional antenna 50D active and directional antenna 50C inactive. A stock of each type is then ready for installation in battery packs 15 having different relative positions of the BCMA 14B and the radio frequency manager 16, 16A, 16B or 16C. 9 14 is a fragmentary bottom view of a BCMA 14C like the BCMA 14 of FIG 1 , modified to include a signal-conducting component configured as a bi-directional antenna 50E having a bi-directional beam. The bidirectional antenna 50E is integrated into a substrate 52E, which is similar to the substrate 52 but has a different external shape. An integrated flexible electrical connector 54 (in 9 not shown, but as in 4 ) may extend from bi-directional antenna 50E and out of substrate 52E to have a portion embedded in substrate 52E and an end connected to printed circuit board 38, similar to FIG 4 shown. The bi-directional antenna 50E is referred to as a bi-directional antenna because it radiates or receives the majority of its energy in only two opposite directions (e.g., opposite beams in two opposite directions with high gain). The two opposing beams are shown in the figure as a first beam B1 and a second beam B2. As with the two directional antennas 50A and 50B in 6 For example, the bi-directional antenna 50E provides a low-loss path for the radio frequency signal regardless of which side of a vehicle's centerline the bi-directional antenna 50E is located after the battery pack 15 is installed in the vehicle, since one of the beams B1 or B2 is closer to the beam in each orientation Radio frequency manager 16, 16A, 16B or 16C lies as the other beam B1 or B2.

10 ist eine Draufsicht auf einen Funkfrequenz-Manager 16B mit der bidirektionalen Antenne 50E aus 9, die einen bidirektionalen Strahl B1, B2 aufweist, der in das Substrat 52E integriert ist, das in das Gehäuse 60 eines Funkfrequenz-Managers 16B eingebettet ist. Die Integration der bidirektionalen Antenne 50E in das Gehäuse 60 kann zu einer verbesserten Verpackung führen, da der Funkfrequenzmanager 16B in einem leicht zugänglichen Bereich des Fahrzeugs platziert werden kann. Die Verwendung einer bidirektionalen Antenne 50E auf dem Funkfrequenzmanager 16B hat den Vorteil, dass der Empfang von Funkfrequenzsignalen von Knoten der Zellenüberwachungseinheit 36 unabhängig von der Anordnung des Batteriepacks 15 verbessert wird. Darüber hinaus kann eine bidirektionale Antenne 50E in Systemen mit zwei Managern (z. B. einem wiederaufladbaren Energiespeichersystem mit zwei Batterie-Funkfrequenzmanagern) nützlich sein, da jeder Strahl B1 und B2 in Funkfrequenzkommunikation mit verschiedenen Sätzen der Batteriezellenmodul-Anordnungen stehen kann. 10 16 is a plan view of a radio frequency manager 16B with bi-directional antenna 50E 9 , having a bi-directional beam B1, B2 integrated into the substrate 52E embedded in the housing 60 of a radio frequency manager 16B. Integrating the bi-directional antenna 50E into the housing 60 may result in improved packaging since the radio frequency manager 16B can be placed in an easily accessible area of the vehicle. The use of a bi-directional antenna 50E on the radio frequency manager 16B has the advantage that the reception of radio frequency signals from nodes of the cell monitoring unit 36 is improved regardless of the placement of the battery pack 15. In addition, a bi-directional antenna 50E may be useful in systems with two managers (e.g., a rechargeable energy storage system with two battery RF managers) since each beam B1 and B2 may be in RF communication with different sets of battery cell module assemblies.

11 ist eine seitliche Querschnittsansicht einer signalleitenden Komponente, die als ein in ein Substrat 52F integrierter Reflektor 150 konfiguriert ist. Genauer gesagt, ist der Reflektor 150 in das Substrat 52F eingebettet. Halteelemente wie die Öffnungen 56 sind im Substrat 52F vorgesehen, um eine gewünschte Ausrichtung des Substrats 52F und des Reflektors 150 beizubehalten, wenn das Substrat 52F in die Verbindungsplatine 32 der BCMA 14D von 12 eingegossen wird. In dieser Position befindet sich der Reflektor 150 innerhalb einer Antenne 50F, die in die Leiterplatte 38 der Zellüberwachungseinheit 36 eingebettet ist, und ist so ausgerichtet, dass ein Funkfrequenzsignal S zu oder von der Antenne 50F durch den Reflektor 150 durch einen relativ verlustarmen Bereich des Batteriepacks 15 zur Kommunikation mit dem Funkfrequenzmanager 16, 16A, 16B oder 16C umgeleitet wird. 11 12 is a cross-sectional side view of a signal-conducting component configured as a reflector 150 integrated into a substrate 52F. More specifically, the reflector 150 is embedded in the substrate 52F. Retaining features, such as apertures 56, are provided in substrate 52F to maintain a desired alignment of substrate 52F and reflector 150 when substrate 52F is inserted into interconnect board 32 of BCMA 14D of FIG 12 is poured. In this position, the reflector 150 is within a Antenna 50F embedded in circuit board 38 of cell monitor unit 36 and oriented so that a radio frequency signal S to or from antenna 50F is transmitted through reflector 150 through a relatively low-loss area of battery pack 15 for communication with radio frequency manager 16, 16A, 16B or 16C is diverted.

13 ist eine Draufsicht auf einen Funkfrequenzmanager 16C wie den Funkfrequenzmanager 16 von 1, der mit mehreren Reflektoren 150 modifiziert ist, die jeweils in ein Substrat 52F wie das Substrat 52 integriert sind, das dann in das Gehäuse 60 des Funkfrequenzmanagers 16C eingebettet ist, so dass sich jeder Reflektor unterhalb einer Antenne im Gehäuse 60 des Funkfrequenzmanagers 16C befindet (z. B. ist jeder Reflektor 150 näher an der unteren Abdeckung des Gehäuses 60 unterhalb der Antennen). Durch die Bereitstellung von zwei separaten Reflektoren 150 an verschiedenen Stellen des Gehäuses 60 kann dieselbe Konfiguration des Funkfrequenzmanagers 16C für verschiedene Konfigurationen des Batteriepacks 15 verwendet werden, bei denen die mehreren BCMAs 14, 14A, 14B, 14C, 14D oder 14E an verschiedenen Stellen relativ zum Funkfrequenzmanager 16C angeordnet sind, so dass die Funkfrequenzsignale entlang verschiedener verlustarmer Bereiche der verschiedenen Batteriepack-Konfigurationen zum Funkfrequenzmanager 16C übertragen werden können. Als weitere Alternative könnte ein einzelner Reflektor innerhalb des Gehäuses 60 des Funkfrequenzmanagers 16 angeordnet sein und diagonal entlang der Linie 150A in einer Ebene angeordnet sein, die in die Seite von 13 hineinreicht. In dieser Anordnung kann der einzelne diagonale Reflektor das Signal von beiden Antennen innerhalb des Gehäuses 60 entlang eines relativ verlustarmen Pfades leiten. 13 FIG. 14 is a plan view of a radio frequency manager 16C like the radio frequency manager 16 of FIG 1 , modified with a plurality of reflectors 150, each integrated into a substrate 52F, such as substrate 52, which is then embedded in the housing 60 of the radio frequency manager 16C such that each reflector is located below an antenna in the housing 60 of the radio frequency manager 16C ( e.g., each reflector 150 is closer to the bottom cover of housing 60 below the antennas). By providing two separate reflectors 150 in different locations of the housing 60, the same configuration of the radio frequency manager 16C can be used for different configurations of the battery pack 15 in which the multiple BCMAs 14, 14A, 14B, 14C, 14D or 14E are in different locations relative to the Radio frequency manager 16C are arranged so that the radio frequency signals can be transmitted to the radio frequency manager 16C along different low-loss regions of the different battery pack configurations. As a further alternative, a single reflector could be placed within the housing 60 of the radio frequency manager 16 and placed diagonally along the line 150A in a plane extending into the side of FIG 13 reaches in. In this arrangement, the single diagonal reflector can direct the signal from both antennas within housing 60 along a relatively low-loss path.

14 ist eine fragmentarische Querschnittsansicht einer BCMA 14E mit einer signalleitenden Komponente, die als Linse 250 konfiguriert ist, die in ein Substrat 52G aus dem Material des Substrats 52 integriert ist, wobei das Substrat 52G die Rückhaltemerkmale 56 zur Verwendung beim Einbetten des Substrats 52G in die Modulabdeckung 44 aufweist, zum Beispiel. Bei der Linse 250 kann es sich zum Beispiel um eine Luneburg-Linse handeln. Die Linse 250 ist so ausgerichtet und hat eine durch die Funkfrequenzanalyse bestimmte Geometrie, dass sie das Funkfrequenzsignal S von der in die Leiterplatte 38 der Zellüberwachungseinheit 36 eingebetteten Antenne 50F über den vorbestimmten verlustarmen Bereich der BCMA 14E zum Funkfrequenzmanager 16, 16A, 16B oder 16C lenken kann. 14 14 is a fragmentary cross-sectional view of a BCMA 14E with a signal-conducting component configured as a lens 250 integrated into a substrate 52G of the substrate 52 material, the substrate 52G having the retention features 56 for use in embedding the substrate 52G in the module cover 44, for example. The lens 250 can be a Luneburg lens, for example. The lens 250 is oriented and has a geometry determined by radio frequency analysis to direct the radio frequency signal S from the antenna 50F embedded in the circuit board 38 of the cell monitor unit 36 over the predetermined low loss region of the BCMA 14E to the radio frequency manager 16, 16A, 16B or 16C can.

Es sollte gewürdigt werden, dass jede der signalleitenden Komponenten, die als in eine der Komponenten der BCMAs 14, 14A, 14B, 14C, 14D oder 14E integriert beschrieben sind (z. B. die Richtantenne 50, das Paar Richtantennen 50A, 50B, die bidirektionale Antenne 50E, der Reflektor 150 oder die Linse 250), in Kombination mit jeder der signalleitenden Komponenten verwendet werden kann, die als in den Funkfrequenzmanager 16, 16A, 16B oder 16C integriert beschrieben sind (z. B., die Richtantenne 50, das Paar Richtantennen 50A, 50B, die bidirektionale Antenne 50E, der Reflektor 150 oder die Linse 250) verwendet werden, um die Signalstärke der Funkfrequenzkommunikation noch weiter zu erhöhen und die Signalverluste im Batteriepack 15 zu verringern.It should be appreciated that each of the signal-conducting components described as being incorporated into one of the components of BCMAs 14, 14A, 14B, 14C, 14D, or 14E (e.g., directional antenna 50, pair of directional antennas 50A, 50B, the bi-directional antenna 50E, reflector 150, or lens 250) may be used in combination with any of the signal-conducting components described as being incorporated into radio frequency manager 16, 16A, 16B, or 16C (e.g., directional antenna 50, the A pair of directional antennas 50A, 50B, the bi-directional antenna 50E, the reflector 150 or the lens 250) can be used to further increase the signal strength of the radio frequency communication and reduce the signal losses in the battery pack 15.

Ein Verfahren 300 zur Herstellung eines wiederaufladbaren Energiespeichersystems RESS 12, wie hier beschrieben, ist in Tabelle 1 dargestellt.A method 300 for manufacturing a rechargeable energy storage system RESS 12 as described herein is shown in Table 1.

Claims

Rechargeable energy storage system comprising: a battery pack including a battery cell module assembly and a radio frequency manager, the battery cell module assembly having: a variety of battery cells, a printed circuit board cell monitoring unit configured to monitor one or more parameters of the battery cells, a connection plate disposed between the plurality of battery cells and the cell monitor and physically connecting the plurality of battery cells to the cell monitor, and a module cover at least partially enclosing the plurality of battery cells, the cell monitoring unit, and the connection board, the cell monitoring unit being disposed adjacent to the module cover; wherein the radio frequency manager can be wirelessly connected to the cell monitoring unit by radio frequency signal communication; wherein the battery cell module assembly has a relatively high-loss range for radio frequency signal communication and a relatively low-loss range for radio frequency signal communication; and a signal routing component operable to transmit and/or receive a radio frequency signal between the cell monitor and the radio frequency manager and configured to route the radio frequency signal to the relatively low loss area, the signal routing component being incorporated into either the module cover, the interconnect board or the radio frequency manager is integrated.

Rechargeable energy storage system after claim 1 , further comprising: a substrate; wherein the signal-conducting component is integrated into the substrate; wherein the substrate is embedded in either the module cover, the connection board or the radio frequency manager.

Rechargeable energy storage system claim 2 wherein the substrate is a first material, the module cover, circuit board or radio frequency manager in which the substrate is embedded is a second material, and the first material has a higher dielectric constant than the second material and a lower loss tangent than the second material.

Rechargeable energy storage system claim 1 , whereby the signal-conducting component is a directional antenna integrated into the module cover.

Rechargeable energy storage system claim 1 , wherein the signal-guiding component is a pair of directional antennas aligned with opposite high-gain directions and integrated into the radio frequency manager.

Rechargeable energy storage system claim 1 wherein the signal-conducting component is a pair of directional antennas aligned with opposite high-gain directions, the pair of directional antennas including an activated directional antenna and an inactive directional antenna.

Rechargeable energy storage system claim 1 , wherein the signal-conducting component is a bi-directional antenna integrated into the radio frequency manager.

Rechargeable energy storage system claim 1 wherein: the signal-conducting component is a reflector integrated into the connection board, the circuit board of the cell monitoring unit contains an antenna; and the reflector is oriented to direct the radio frequency signal from the antenna of the cell monitor circuit board into the relatively low-loss region.

Rechargeable energy storage system claim 1 wherein: the radio frequency manager comprises a printed circuit board having an antenna and a housing disposed adjacent the radio frequency manager printed circuit board; and the signal directing component is a reflector integral with the radio frequency manager housing and oriented to direct the radio frequency signal from the antenna of the radio frequency manager circuit board into the relatively low-loss region.

Rechargeable energy storage system claim 1 , wherein: the signal-conducting component is a lens integrated into the module cover; the circuit board of the cell monitor unit includes an antenna; and the lens is oriented to direct the radio frequency signal from the circuit board antenna into the relatively low-loss region.